硒和維生素E對奶牛生產性能及血液生化指標的影響

張拴林 陳燕紅 袁 霞 黃應祥 楊致玲

(1.山西農業大學動物科技學院，太谷 030801;2.太原48中學，太原 030000)

硒和維生素E都是動物必需的營養素，兩者都具有生物抗氧化作用，缺乏時均可以引起牛的白肌病[1]。據對全國1 094個縣的主要飼料和牧草進行硒的檢測表明，有72%的地區飼料和牧草中硒的含量不能滿足動物最低的硒需要量，91%的硒含量低于 0.1 mg/kg[2]。張婉如[3]的研究發現，山西省有71.7%的縣(市)飼草料中硒含量低于0.05 mg/kg[3]。我國北方主要以青貯和青干草作為奶牛的粗飼料，而青貯和青干草中維生素E的含量降低了20% ～80%[4]，且精料中所有的粕類飼料缺乏維生素E，精料的加工和貯存過程中維生素E的損失也較大[1]。因此，在奶牛飼糧中補充硒和維生素E對于山西省乃至我國北方奶牛業的持續和健康發展具有重要的意義。王聰等[5]在牛飼糧中添加0.3 mg/kg硒(以亞硒酸鈉為硒源)時，飼糧有機物(OM)、粗蛋白質(CP)、粗脂肪(EE)、無氮浸出物(NFE)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)表觀消化率顯著提高，且提高了沉積氮及氮的生物利用率。魯玉華等[6]進行體外培養試驗的結果表明，添加0.2～0.5 mg/kg硒時可顯著提高纖維素消化率。Ceballos-Marquez等[7]研究發現產前1個月給青年母牛補充硒有降低乳腺內感染和乳中體細胞數的趨勢，但要評價硒對乳房炎的作用，全血硒含量應大于0.18mg/L或血漿硒含量應達到0.08 mg/L[8]。Dobbelaar等[9]給產前青年母牛每日每頭補充3 000 IU維生素E，顯著提高了血液、肝臟和卵泡液中維生素E的含量，但紅細胞和肝臟中谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)活性未受影響，血清中活性氧濃度也未顯著減少。干奶期母牛血漿α-生育酚含量只有達到4.0 mg/L才能有效維持正常免疫功能和乳房健康[10]。董衛星等[11]研究認為在奶牛飼糧中同時添加硒和維生素E，添加水平為0.15 mg/kg硒和5 000 IU/d的維生素 E以及0.30 mg/kg硒和10 000 IU/d的維生素E時，顯著提高了GSH-Px活性和機體抗氧化能力，降低了活性氧水平，緩解并改善奶牛因熱應激而引起的氧化損傷。王治華等[12]研究發現補充0.30 mg/kg硒和150 IU/d的維生素E可顯著提高泌乳量，但王芳等[13]認為添加0.5 mg/kg硒和100 IU/kg的維生素E對泌乳量、乳脂率和乳蛋白率等均無影響。NRC(1996)肉牛營養需要對肉牛和奶牛硒推薦量分別為 0.1 ～0.3 mg/kg 和0.3 mg/kg[14]，NRC(2001)奶牛營養需要對維生素E的需要量作了大幅度調整，干奶期母牛和產前60天的青年母牛推薦量為80 IU/kg[15]，同時有資料證明硒和維生素E協同在提高機體抗體水平及防治自由基對機體侵害方面所發揮的作用大于兩者分別作用之和[16-17]，本試驗在奶牛的飼糧中添加0～0.3 mg/kg的硒和0～90 IU/kg的維生素 E，探討其對采食量、泌乳性能、乳品質和乳中體細胞數等的影響，為在奶牛生產實踐中安全、有效和經濟地利用硒和維生素E提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗動物與試驗設計

選用健康的、產后天數為60～100 d的澳系荷斯坦奶牛54頭，參照泌乳量和胎次按單位區組法分為9組，每組6頭。試驗分2期進行，每期預試期7 d，正試期14 d。每期分為8個試驗組和1個校正組，2期的校正組固定以校正原奶產量。校正組飼喂基礎飼糧，飼養管理條件與試驗組的相同。試驗于2011年7月29日至2011年9月8日在山西省山陰縣佳聯農業發展有限公司進行。

以飼糧干物質為基礎，采用4×4雙因素設計添加硒和維生素E，硒的4個添加水平分別是0、0.1、0.2和0.3 mg/kg，維生素E的4個添加水平分別是 0、30、60 和 90 IU/kg，形成 16 種飼糧(表 1)。

表1 試驗分組Table1 Experimental groups

1.2 試驗飼糧和飼養管理

根據試驗牛體重和泌乳量計算營養需要并設計基礎飼糧[18]，基礎飼糧組成及營養水平見表2?；A飼糧基礎添加量為每天2.5 kg，精料補充料喂量以單位區組計算，每泌乳3 kg再加1 kg精料，以固定精粗比的方式調整粗料添加量，以全混合日糧飼喂，記錄實際采食量。試驗牛采取全天3次上槽、單槽飼喂、日擠奶2次、下槽自由飲水的飼養管理方法，每日07:00和14:00時記錄牛舍與運動場溫度與濕度。

表2 基礎飼糧組成及營養水平(干物質基礎)Table2 Composition and nutrient levels of the basal diet(DM basis) %

1.3 樣品采集及分析

1.3.1 采食量測定及樣品采集及分析

試驗期間逐日逐頭記錄采食量和剩料量，每周按比例采集精料和玉米青貯樣品，結束后混合均勻，測定 CP、NDF、ADF、鈣、磷、硒和維生素 E的含量。用Drackley法計算牛舍溫濕指數(THI)。

1.3.2 泌乳量測定及分析

逐次逐日測定泌乳量，每7 d對所有試驗牛抽取24 h的奶樣，按2次擠奶量的比例取樣，測定乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、乳總固形物率和乳中的體細胞數。

1.3.3 血樣采集

正試期結束當天早飼前頸靜脈采血40 mL，3 000 r/min離心15 min制備血清，于-20℃低溫冰柜保存備用，用于測定白蛋白(ALB)、總蛋白(TP)、尿素氮(UN)、促乳素 (PRL)、胰 島 素(ISN)、胰高血糖素(glucagon)、谷草轉氨酶(GOT)、谷丙轉氨酶(GPT)、甲狀腺素(T4)、三碘甲腺原氨酸(T3)和GSH-Px。

1.3.4 樣品分析

CP、鈣、磷、硒、NDF、ADF 和維生素 E 采用常規試驗方法分析[19]，血清中的 ALB、TP、UN、GOT、GPT和GSH-Px測定按照試劑盒的說明采用比色法測定;血清中 T3、T4、PRL、ISN和胰高血糖素按照試劑盒說明采用γ-計數儀測定，所用試劑盒為原子高科股份有限公司生產。

1.3.5 乳樣測定

用丹麥乳產品分析儀分析牛奶指標，用體細胞測定儀測定乳中的體細胞數，以每千克采食量生產標準奶的數量作為飼料轉化率。

1.4 數據處理及統計分析

除THI外，數據均采用SPSS 10.0統計分析軟件的one-way ANOVA進行方差分析和LSD多重比較。

2 結果

2.1 不同水平硒和維生素E對泌乳量、乳品質和干物質轉化率的影響

由表3可知，添加硒和維生素E對各組干物質采食量和干物質轉化率影響不顯著(P＞0.05)，隨著硒和維生素E添加水平的提高，精料和飼糧干物質轉化率總體呈升高趨勢。

泌乳量12組＞8組＞4組＞11組＞10組＞7組≈14組，這7組的泌乳量顯著高于其余各組(P＜0.05)，不同水平硒和維生素E對乳蛋白率和乳糖率影響不顯著(P＞0.05)。1組的乳脂率低于其余各組，其中極顯著低于8、9和12組(P＜0.01)，與15和16組差異不顯著(P＞0.05)，而顯著低于其余各組(P＜0.05);5和6組的乳脂率顯著低于8、9和12組(P＜0.05)。12、13和15組的乳總固形物率顯著低于其余組(P＜0.05)。8、12、14、15和16組的乳中體細胞數顯著低于1、2、5和9組(P＜0.05)。

表3 飼糧添加硒和維生素E對泌乳量、乳品質和干物質轉化率的影響Table3 Effects of dietary selenium and vitamin E on milk yield，milk quality and DM conversion

2.2 不同水平硒和維生素E對血液生化指標和激素濃度的影響

由表4可知，添加不同水平硒和維生素E對血清ALB和PRL濃度的影響不顯著(P＞0.05)，4和8組的TP濃度極顯著低于1、5和9組(P＜0.01)，顯著低于其余各組(P＜0.05);4和8組的UN濃度極顯著低于1組(P＜0.01)，顯著低于其余各組(P＜0.05);1組的INS濃度極顯著低于8和12組(P＜0.01)，顯著低于其他各組(P＜0.05);1組的胰高血糖素濃度極顯著低于4、8、12、13和16組(P＜0.01)，顯著低于其他各組(P＜0.05)。4、5、8～13組的 T4濃度極顯著低于1組(P＜0.01)，顯著低于其余各組(P＜0.05)。8和12組的T3濃度極顯著高于其余各組(P＜0.01)。

表4 飼糧添加硒和維生素E對血液生化指標和激素濃度的影響Table4 Effects of dietary selenium and vitamin E on blood biochemical indices and hormone concentrations

2.3 不同水平硒和維生素E對血液中幾種酶活性的影響

由表5可知，1～9組的GOT活性顯著低于其余組(P ＜0.05)。1、2、5、9、13 和 16 組的 GPT 活性極顯著低于12組(P＜0.01)，這6組的GSH-Px活性極顯著低于8和12組(P＜0.05)，除此之外，GPT和 GSH-Px活性均顯著低于其余各組 (P＜0.05)。

表5 飼糧添加硒和維生素E對酶活性的影響Table5 Effects of dietary selenium and vitamin E on enzyme activities IU/L

3 討論

3.1 硒和維生素E對泌乳量及乳中體細胞數的影響

4、7、8 、10、11、12 和 14 組泌乳量顯著提高的原因應區別對待。4、8和12組的共同點是飼糧中硒的含量是0.3 mg/kg，泌乳量較高的原因，首先可能是0.3 mg/kg的硒促進了瘤胃微生物的生長繁殖和活性[6，20]，提高了飼糧養分消化率[5]，這為增加泌乳量提供了較豐富的物質基礎;7、10、11和14組的共同點是飼糧中維生素E的含量比較高，泌乳量增加的首要可能是增加維生素E給量可減少硒的需要量，因為維生素E可使含硒的氧化型GSH-Px變成還原型的 GSH-Px而節約硒[1]，使它們具有和飼糧中硒濃度為0.3 mg/kg十分接近的效果。其次是維生素E同時還具有強大的免疫調節功能，可能通過預防隱形乳房炎而保持了乳房正常泌乳功能的發揮，因為試驗期奶牛經歷了輕度的熱應激，第1期和第2期的THI分別達到73和72，應激使腎上腺皮質激素分泌增加，而腎上腺皮質激素是免疫抑制劑，維生素E通過降低腎上腺皮質激素濃度避免熱應激，進行免疫調節[17]，另外值得注意的是維生素E可以有效抑制磷脂酶A2的活性，磷脂酶A2通過抑制脂肪分解產生花生四烯酸并進而形成前列腺素，前列腺素能減少或阻止對B淋巴細胞產生抗體和T淋巴細胞產生細胞免疫因子[17]，支持本原因的數據基礎是乳中體細胞數的降低。再次就是維生素E具有抗熱應激的功能，資料顯示熱應激能引起泌乳性能下降和代謝紊亂[21]。最后是補充硒和維生素E可以防治白肌病，可能能增加乳頭括約肌的收縮力度，減少或阻止致病菌進入乳房而保持了乳房正常泌乳功能的發揮[1]。

3.2 硒和維生素E對乳品質的影響

有資料表明當氣溫超過21.1℃時，牛奶中的乳脂率有下降趨勢[22]，McDowell等[23]報道氣溫在18～30℃之間時，乳脂肪率、乳蛋白率和乳總固形物率分別下降了39.7%、16.9%和18.9%。由于牛奶中乳糖和灰分含量相對穩定，所以乳總固形物率主要表示乳蛋白率的變化，同時乳脂率和乳蛋白率的升降具有相似的趨勢[24]。本試驗發現各處理對乳蛋白率沒有影響，8、9和12組的乳脂率顯著提高，其結果支持上述觀點。其原因可能是乳脂率是牛奶成分中變化幅度最大的部分，乳脂率降低的原因之一是瘤胃功能降低[24]，前已述及0.3 mg/kg的硒促進了瘤胃微生物的生長繁殖和提高了瘤胃微生物的活性，提高了飼糧養分消化率，所以硒添加量為0 mg/kg的1組最低，添加量最高的8和12組的乳脂率顯著提高，同時使乳蛋白率沒有下降。雖然硒和維生素E可以緩解熱應激[25]，但泌乳量和乳總固形物率一般是負相關，所以泌乳量最高的12組的乳總固形物率下降。

3.3 硒和維生素E對血液生化指標的影響

血清ALB由肝臟合成，是機體蛋白質來源之一，TP是ALB和球蛋白之和，可作為蛋白質代謝的指標。因為0.3 mg/kg硒能改善氮平衡和提高了氮的生物利用率[5]，同時適度的硒和維生素E能有效保護肝臟免受氧化損傷，即有利于乳蛋白的合成，所以顯著降低了血清TP和UN水平。

硒是GSH-Px的組成成分，同時硒和維生素E在生物抗氧化性方面具有互補性，因此0.3 mg/kg硒30 IU/kg維生素A組和0.3 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組GSH-Px的活性顯著提高，而0 mg/kg硒0 IU/kg維生素 A組、0 mg/kg硒30 IU/kg維生素A組、0 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組和0 mg/kg硒90 IU/kg維生素A組GSH-Px活性最低的原因顯然是硒的添加量最低而引起，而0.3 mg/kg硒90 IU/kg維生素A組GSH-Px的活性較低的原因可能是硒和維生素A在生物抗氧化性方面互補而引起的硒的過量而中毒。

GPT、GOT在氨基酸代謝方面及在蛋白質、脂肪和糖三者的轉換過程中占有極其重要的地位，是機體代謝過程中的關鍵酶。正常范圍內2種酶活性僅僅由于細胞的不斷更新而釋放于血液中，因此其活性升高或降低可反映營養物質在體內代謝的變化，超出正常范圍則反映心肌、骨骼肌和肝臟的各種損傷，即細胞內酶由于生物膜的損傷而逸出引起，已有資料證明牛缺乏硒和維生素E能引起 GOT和 GPT活性提高[17]。本試驗中0 mg/kg硒 0 IU/kg維生素 A組、0 mg/kg硒30 IU/kg維生素A組、0 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組和0 mg/kg硒90 IU/kg維生素A組GOT和GPT活性最低的原因顯然也是硒的添加量最低而引起，2種酶隨著維生素E添加水平提高其活性也逐步提高，這正說明硒和維生素E抗氧化作用互補性有效保護了生物膜沒有被氧化損傷。本試驗中的0.3 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組的GPT活性和0.3 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組及0.2 mg/kg硒90 IU/kg維生素A組的GOT活性較高，說明該水平下的硒和維生素E不僅具有較強的生物抗氧化功能，而且促進了氨基酸的代謝以及蛋白質、脂肪和糖三者的轉換。

INS可促進糖、脂肪和蛋白質在體內貯存，而胰高血糖素則與之作用相反，血糖濃度是調節兩者分泌的主要因素[26]，由于飼糧中加硒為0.3 mg/kg水平時，可以提高 NFE、ADF、NDF 和OM的消化率[5]，同時INS也可能促進了乳腺組織對三大營養物質的利用，所以本試驗中0.3 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組和0.3 mg/kg硒30 IU/kg維生素A組的INS和胰高血糖素水平最高。

硒缺乏可以降低垂體脫碘酶的活性，抑制T4向T3的轉化，補硒可維持甲狀腺激素代謝的動態平衡[17]，能將低活性的T4轉化為高活性的T3，所以0.3 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組和0 mg/kg硒90 IU/kg維生素A組的T3濃度最高。乳腺對甲狀腺激素非常敏感，對泌乳過程的維持和提高泌乳量作用明顯[26]，本試驗中 0.3 mg/kg 硒60 IU/kg維生素A和0.3 mg/kg硒30 IU/kg維生素A組的T4濃度最低，而T3濃度最高，原因可能是:其一，0.3 mg/kg硒水平促進T4向T3的轉化;其二，泌乳過程對T4的消耗。

4 結論

奶牛飼糧中硒和維生素E的適宜添加水平分別為0.3 mg/kg和30～60 IU/kg。

[1]楊鳳.動物營養學[M].2版.北京:中國農業出版社，2000:131.

[2]劉宗平.現代動物營養代謝病學[M].北京:化學工業出版社，2003:120-132.

[3]張婉如.動物微量元素營養研究Ⅰ[J].山西農業大學學報，1991，11(3):225-227.

[4]熊桂林，王林，顧建紅，等.奶牛硒和維生素E營養狀況與圍產期健康的關系[J].畜牧與獸醫，2009，41(2):103-106.

[5]王聰，黃應祥，劉強，等.硒對西門塔爾牛營養物質消化、氮平衡和生化指標的影響[J].中國畜牧雜志，2007，43(21):44-46.

[6]魯玉華，王月喜，聶芙蓉，等.硒對山羊瘤胃消化代謝影響的體外研究[J].河南農業大學學報，1999，33(3):311-314.

[7]CEBALLOS-MANQUEZA，BARKEMA H W，STRYHN H，et al.The effect of selenium supplementation before calving on early-lactation udder health in pastured dairy heifers[J].Journal of Dairy Science，2010，93:4602-4612.

[8]JUKEL O E，HAKKARAINEN J，SABNIEMI H，et al.Blood selenium，vitamin E，vitamin A，and β-carotene concentration and udder health，fertility treatment，and fertility[J].Journal of Dairy Science，1996，79:838-845.

[9]DOBBELAAR P，BOUWSTRA R J，GOSELINK R M A，et al.Effects of vitamin E supplementation on and the association of body condition score with changes in peroxidative biomarkers and antioxidants around calving in dairy heifers[J].Journal of Dairy Science，2010，93:3103-3113.

[10]GOFF J P，STABLE J R.Decreasde plasma retinol αbcophrol and zinc concentration during the periparturient period effect of milk fever[J].Journal of Dairy Science，1990，73:3195-3199.

[11]董衛星，王冬梅，李征.納米硒和維生素E對熱應激奶?？寡趸阅艿挠绊慬J].中國奶牛，2009，9:22-24.

[12]王治華，楊志飛，王連仲.日糧中硒和維生素E對奶牛泌乳性能的影響[J].中國草食動物，2005，25(2):33-34.

[13]王芳，董國忠，賈亞偉.日糧中添加硒和維生素E對奶牛產奶性能及牛乳和血漿中硒和維生素E含量的影響[J].中國飼料，2010，23:18-21.

[14]NRC.Nutrient requirements of beef cattle[S].7th ed.Washington，D.C.:National Academy Press，1996.

[15]NRC.Nutrient requirements of dairy cattle[S].7th ed.Washington，D.C.:National Academy Press，2001.

[16]孫明遠.食品營養學[M].北京:科學出版社，2006.

[17]馮仰廉.反芻動物營養學[M].北京:科學出版社，2004.

[18]全國畜牧獸醫總站.奶牛營養需要和飼養標準[M].2版.北京:中國農業大學出版社，2000:1-23.

[19]張麗英.飼料分析及飼料質量檢測技術[M].3版.北京:中國農業大學出版社，2009:48-193.

[20]HIDIROGLOU M，HEANEY D P，JENKINS K J.Metabolism of inorganic selenium in rumen bacteria[J].Canadian Journal of Physiology and Pharmacology，1968，46(1):229-232.

[21]王建平，王加啟，卜登攀，等.熱應激對奶牛影響的研究進展[J].中國奶牛，2008(7):21-24.

[22]REGAN W M，RICHARDSON G A.Reactions of the dairy cow to change in environmental temperature[J].Journal of Dairy Science，1938，21(2):73-79.

[23]MCDOWELL R E，MOODY E G，VAN SOEST P J，et al.Effect of heat stress on energy and water utilization of lactating cows[J].Journal of Dairy Science，1969，52(2):188-194.

[24]冀一倫.實用養?？茖W[M].北京:中國農業出版社，2001:77-78.

[25]莫放.養牛生產學[M].北京:中國農業大學出版社，2010:222-225.

[26]南京農業大學.家畜生理學[M].北京:中國農業出版社，1991:277-286.